Это то, как мозг фильтрует незначительные детали

hashi фото (Викисклада)

Гость сообщение от Daniel Hass

В любой момент мы постоянно подвергаемся бомбардировке сигналами по крайней мере из четырех из пяти чувств.

Визуальная система постоянно обрабатывает наше окружение. Аудиторная система стимулируется всеми многими мелодичными звуками, которые составляют нашу среду. Мы принимаем все запахи вокруг нас в любой момент, и мы постоянно чувствуем одежду на нашей коже. Даже в пределах одной сенсорной системы существует огромное количество данных, которые обрабатываются.

С этим натиском ввода, как нам удается не сходить с ума? Ключом является то, что мы обращаем внимание только на небольшую часть этой информации и бросаем большую часть ее. Этот процесс известен как избирательная фильтрация или избирательное внимание, и большинство людей делают это все время. Представьте себе просмотр фильма в театре. Если вы полностью сосредоточены на фильме, вы, вероятно, не заметите звук скрипучих мест, хрустящий попкорн или даже кондиционер, жужжащий через вентиляционные отверстия.

• Антропозология: сохранение сосуществования в антропоцене
• Почему Хомский ошибается в эволюции языка
• Параллельная Вселенная хронической боли: врожденная анальгезия
• Успешное материнство – это сотрудничество
• Надежда плавает

Хотя в каждом ощущении участвуют несколько областей мозга, часть мозга, участвующая в избирательной фильтрации, – это место, где все эти чувства пересекаются.

Таламус (красный).

База данных естественных наук (Викисклада)

Эта область мозга известна как таламус . Классически таламус считается своего рода реле, где встречаются сенсорные нейроны и отправляются к месту назначения в коре головного мозга. Таламус также считается вовлеченным в сознание; пациенты, перенесшие инсульт или другие повреждения, которые влияют на таламус, например, попадают в постоянные комы. Однако эти функции не полностью объясняют, почему в дополнение к соединениям от таламуса к коре головного мозга имеются также связи от коры до таламуса.

Эта «обратная» связь может быть объяснена выборочной фильтрацией. Когда кора получает информацию о том, что она считает приоритет (например, фокусировку на фильме), она посылает сигнал обратно на часть таламуса, известного как ретикулярное ядро. В структуре используется нейротрансмиттер GABA для подавления передачи других «нерелевантных» сигналов от таламуса до коры (скрипучие сиденья, попкорн и кондиционирование воздуха).

• Родители, дети и нравственность
• Смерть от бессонницы
• Написание правды с эмпатией и этикой
• Что такое Материя с эмпатией?
• Научные инновации нуждаются в том, чтобы Европейский союз добился успеха

Селективная фильтрация интересна. Но почему это важно?

Бен Бест

Исследование избирательной фильтрации имеет решающее значение не только потому, что оно говорит нам о нормальных биологических процессах в нашем мозгу, но и потому, что оно может воздействовать на отдельных людей, таких как шизофрения. Шизофрения – это расстройство мозга с широким спектром симптомов, которое включает в себя заблуждения, галлюцинации и дезорганизованное поведение. Люди с шизофренией также имеют дефицит в слуховой избирательной фильтрации и общем внимании. Однако биологическая основа для многих из этих симптомов остается неизвестной.

Недавнее исследование, проведенное Аренсом в Nature Neuroscience , изучало, как функционирует система избирательной фильтрации, используя мышь, которая испытывает дефицит гена ERBB4 фактора риска шизофрении. Этот ген продуцирует рецептор фактора роста и высоко выражен в ретикулярном ядре, в области таламуса, ответственного за избирательную фильтрацию.

Чтобы определить, как дефицит ERBB4 влияет на избирательную фильтрацию, Аренс и его коллеги использовали две различные экспериментальные парадигмы для тестирования выборочной фильтрации у мышей. В первой парадигме мышей были вознаграждены, если они могли выбрать тон 8 или 20 кГц из серии отвлекающих тонов между 5- и 20-кГц. Это проверило, смогли ли мышь отфильтровать «шум» в пределах одного сенсорного модальности.

Типичная коробка для кондиционирования, используемая в исследованиях на животных.

Андреас1 (Викисклада)

Во второй парадигме мыши подвергались воздействию как тонов, так и светодиодных огней, и были вознаграждены только мыши, отвечающие за освещение в определенных положениях на массиве светодиодов. Эта задача определила, могут ли мыши отфильтровывать дистракторы от разных органов чувств.

Мышей с ERBB4-дефицитом с большей вероятностью фильтровать в одном смысле и выполняли лучше, чем мыши дикого типа, по первой экспериментальной задаче. Однако они продемонстрировали трудности при переключении между разными чувствами и ухудшили вторую задачу.

Это исследование показало, что, изменяя экспрессию гена, который изменяется при шизофрении, исследователи изменили способность мышей избирательно посещать сенсорные стимулы. Это связано с тем, что ERBB4 обычно снижает влияние коры над ретикулярным ядром. Без ERBB4 кортикальная обратная связь с ретикулярным таламическим ядром сильнее, и, следовательно, более сильное подавление нерелевантных данных как в сенсорной модальности (демонстрируется лучшим избирательным вниманием к одному ощущению), так и между сенсорными модальностями (демонстрируется нарушенным переключением между зрительным и слуховым задачи, мозг думает, что слуховая задача – это всего лишь «шум»).

Хотя эти симптомы не идеально имитируют шизофрению, они помогают нам понять схему, которая лежит в основе нормальной функции мозга. Хотя это всего лишь один кусочек большой загадки, это также необходимо, если мы хотим понять некоторые нарушения, связанные с измененными узорами в мозге.

Даниэль Хасс (Daniel Hass) является аспирантом в области нейробиологии в Медицинском колледже штата Пенсильвания.

Рекомендации

Ahrens et al. (2015) Регулирование ErbB4 схемы таламического ретикулярного ядра для сенсорного отбора Nat. Neurosci., 18: 104-111

Lu et al. (2010) Поддержка участия гена ERBB4 в шизофрении: анализ генетической ассоциации, Neurosci. Lett., 481: 120-125

McAlonan et al. (2000) Активация таламической ретикулярной нуклеиновой кислоты Отражает внимание при классическом кондиционировании, J. Neurosci, 20 (23): 8897-8901

Nicodemus et al. (2006) Дальнейшие доказательства ассоциации между ErbB4 и шизофренией и влияние на когнитивные промежуточные фенотипы при здоровом контроле, Mol. Психиатрия, 11: 1062-1065